链霉菌是重要的工业微生物，能够合成众多具有生物活性的次级代谢产物，如抗生素、抗肿瘤药物以及免疫抑制剂等.次级代谢产物的合成受到多层次严格调控，深入开展相关机制研究将对工业菌株的高效育种提供重要理论指导. 链霉菌中存在的两类关键信号传导系统，包括双组分系统（two-component system，TCS）和胞质外功能σ因子（extracytoplasmic function σ，ECF-σ），它们在次级代谢过程中发挥着重要的调控功能，但至今对于它们如何协同调控次级代谢的分子机制知之甚少. 在前期研究工作中，我们在链霉菌模式菌株——天蓝色链霉菌中鉴定了一个参与抗生素生物合成调控的基因簇sigQ-afsQ1-4，其中sigQ编码ECF-σ因子（σQ），afsQ1/Q2编码一对TCS，afsQ3/Q4分别编码脂蛋白和跨膜蛋白. 研究证实，TCS AfsQ1/Q2为抗生素生物合成的激活因子，sigQ的转录受到AfsQ1/Q2的直接调控，但σQ的功能正好相反，参与抗生素合成的负调控，即σQ对AfsQ1/Q2的功能存在拮抗作用. 在前期工作基础上，本研究通过基因缺失突变体构建、转录分析等对sigQ/afsQ1-4基因簇内的基因功能及其相互作用关系进行了系统研究，并对σQ参与AfsQ1/Q2功能的拮抗机制进行了深入研究. 结果显示，sigQ的缺失可显著下调膜蛋白基因afsQ4的表达，而在sigQ缺失突变体（?sigQ）中导入afsQ4可以很好回补突变体表型，由此表明afsQ4是σQ 的下游调控靶点，σQ的调控功能可能一定程度上是通过AfsQ4来实现. 进一步体外磷酸化实验分析发现，组氨酸蛋白激酶AfsQ2的磷酸化水平在afsQ4的基因缺失突变体显著降低，表明σQ 可以借助膜蛋白AfsQ4拮抗AfsQ1/Q2的功能，最终协同调控抗生素的生物合成.
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天蓝色链霉菌中抗生素合成相关双组分调控系统AfsQ1/Q2上游信号传导机制的研究
本站小编 Free考研考试/2022-01-02
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